对于非对称加密算法和数字签名来说，很重要的一点就是公钥的分发。理论上任何人可以公开获取到对方的公钥。然而这个公钥有没有可能是伪造的呢？传输过程中有没有可能被篡改掉呢？一旦公钥自身出了问题，则整个建立在其上的安全体系的安全性将不复存在。
数字证书机制正是为了解决这个问题，它就像日常生活中的一个证书一样，可以证明所记录信息的合法性。比如证明某个公钥是某个实体（如组织或个人）的，并且确保一旦内容被篡改能被探测出来，从而实现对用户公钥的安全分发。
根据所保护公钥的用途，可以分为加密数字证书（Encryption Certificate）和签名验证数字证书（Signature Certificate）。前者往往用于保护用于加密信息的公钥；后者则保护用于进行解密签名进行身份验证的公钥。两种类型的公钥也可以同时放在同一证书中。
一般情况下，证书需要由证书认证机构（Certification Authority，CA）来进行签发和背书。用户可以自行搭建本地CA系统，在私有网络中进行使用。
X.509证书规范
一般来说，一个数字证书内容可能包括基本数据（版本、序列号）、所签名对象信息（签名算法类型、签发者信息、有效期、被签发人、签发的公开密钥）、CA的数字签名，等等。
目前使用最广泛的标准为ITU和ISO联合制定的X.509的v3版本规范（RFC 5280），其中定义了如下证书信息域：
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版本号（Version Number）：规范的版本号，目前为版本3，值为0x2；
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序列号（Serial Number）：由CA维护的为它所颁发的每个证书分配的唯一的序列号，用来追踪和撤销证书。只要拥有签发者信息和序列号，就可以唯一标识一个证书，最大不能超过20个字节；
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签名算法（Signature Algorithm）：数字签名所采用的算法，如sha256WithRSAEncryption或ecdsa-with-SHA256；
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颁发者（Issuer）：颁发证书单位的标识信息，如“C=CN，ST=Beijing，L=Beijing，O=org.example.com，CN=ca.org.example.com”；
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有效期（Validity）：证书的有效期限，包括起止时间；
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主体（Subject）：证书拥有者的标识信息（Distinguished Name），如“C=CN，ST=Beijing，L=Beijing，CN=person.org.example.com”；
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主体的公钥信息（Subject Public Key Info）：所保护的公钥相关的信息；
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公钥算法（Public Key Algorithm）：公钥采用的算法；
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主体公钥（Subject Public Key）：公钥的内容；
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颁发者唯一号（Issuer Unique Identifier）：代表颁发者的唯一信息，仅2、3版本支持，可选；
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主体唯一号（Subject Unique Identifier）：代表拥有证书实体的唯一信息，仅2、3版本支持，可选；
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扩展（Extensions，可选）：可选的一些扩展。v3中可能包括：
- Subject Key Identifier：实体的密钥标识符，区分实体的多对密钥；
- Basic Constraints：一般指明是否属于CA；
- Authority Key Identifier：证书颁发者的公钥标识符；
- CRL Distribution Points：撤销文件的发布地址；
- Key Usage：证书的用途或功能信息。
证书格式
X.509规范中一般推荐使用PEM（Privacy Enhanced Mail）格式来存储证书相关的文件。证书文件的文件名后缀一般为.crt或.cer，对应私钥文件的文件名后缀一般为.key，证书请求文件的文件名后缀为.csr。有时候也统一用.pem作为文件名后缀。
PEM格式采用文本方式进行存储，一般包括首尾标记和内容块，内容块采用Base64进行编码。此外，还有DER（Distinguished Encoding Rules）格式，是采用二进制对证书进行保存，可以与PEM格式互相转换
证书信任链
证书中记录了大量信息，其中最重要的包括“签发的公开密钥”和“CA数字签名”两个信息。因此，只要使用CA的公钥再次对这个证书进行签名比对，就能证明某个实体的公钥是否是合法的。
实际上，要想知道CA的公钥是否合法，一方面可以通过更上层的CA颁发的证书来进行认证；另一方面某些根CA（Root CA）可以通过预先分发证书来实现信任基础。例如，主流操作系统和浏览器里面，往往会提前预置一些权威CA的证书（通过自身的私钥签名，系统承认这些是合法的证书）。之后所有基于这些CA认证过的中间层CA（Intermediate CA）和后继CA都会被验证合法。这样就从预先信任的根证书，经过中间层证书，到最底下的实体证书，构成一条完整的证书信任链。
某些时候用户在使用浏览器访问某些网站时，可能会被提示是否信任对方的证书。这说明该网站证书无法被当前系统中的证书信任链进行验证，需要进行额外检查。另外，当信任链上任一证书不可靠时，则依赖它的所有后继证书都将失去保障。
